CN1659347A - 向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，向在施工现场外组装成的由缆线构成的全长试验体、或者其中容易产生存留空气的长度部分的由缆线构成的部分试验体注入浆液(G)来进行试验，而且以多种试验条件实施前述试验，所述缆线具有与施工现场的内缆线(2’)相同的三维配置构造、并且用透明材料构成管道，由此从试验结果中选出最优的浆液注入条件，并应用于施工现场进行浆液注入施工。以往，在向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法中，因为在现场，配设有内缆线的管道(3’)隐藏在混凝土内部，所以难以确认是否无存留空气地填充了浆液，但根据本发明，则可以提供在缆线内无存留空气(V)、从而不存在缆线中使用的PC钢材腐蚀·断线的危险的后张式预应力混凝土结构。

Description

向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法
技术领域
本发明涉及向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，特别是涉及能够可靠·容易地提供在内部无存留空气残留地完全填充了浆液的内缆线的浆液注入方法。
背景技术
近年来，在桥梁、高架桥等PC构造物中，由其内缆线内的浆液填充不良而导致的受拉钢材的腐蚀·断裂事故屡屡发生。
因为内缆线整体都被埋入混凝土内部，所以难于检查及确认管道内的浆液填充(注入)状况或浆液注入作业后的缆线的状况。
在实际情况中，通过X光检查·超声波检查·冲击反射波检查等非破坏检查方法来进行浆液填充状况的确认作业，但难以完全地掌握内部的状况。
因此，开发了流动性良好且泌水少的浆液材料，但在实际的浆液注入作业时，浆液材料是由泵输送到管道内的，所以存在下述问题，即在调制浆液材料时的材料搅拌以及泵压送时会有空气卷入，该空气在内缆线的弯曲部的高处附近或者内缆线的端部附近的管道内形成存留空气(空隙部)。
注入·填充到管道内壁和PC钢材之间的浆液材料由水泥、水和混和剂的混合物构成，要求流动性良好并且具有无材料分离的性质，但在管道内由于水泥和水存在比重差，所以有时会出现下述情况，即在固化之前水泥成分沉淀到下侧而分离，上侧则残留水分(泌出的水)，该水分蒸发而形成空隙部(存留空气)并残留下来。如果外部的水长年累月地侵入该空隙部中，则会腐蚀PC钢材，其结果，产生PC钢材断线的危险。
另外，作为缆线材料，大都使用的是PC钢材绞合线，所以在构成该绞合线的多根单线之间会产生筛分现象和毛细管现象，从而可能引起水和水泥的分离作用。
如图4即向内缆线进行的浆液注入的说明图、以及图5即向内缆线进行浆液注入时存留空气的生成说明图所示，在管道3’内，在浆液材料G从下往上流入并行进的情况(A)下，不会产生空隙(存留空气)V，但特别是在缆线向下弯曲、浆液材料G从上向下流下并行进的情况(B)下，则会在管道3’的内径上侧残留空隙V，浆液材料G的先头液流沿管内下侧前进(图5(a))，在缆线向下弯曲结束的地方，浆液填充满了整个管径(图5(b))，然后朝向上弯曲的方向逆势上升(图5(c))。
在浆液材料G逆势前进时，通常，空气从设置在向上弯曲部分的顶端附近的排出管8a、8b(图4)排出，从而先头浆液流中的空隙V逐渐变小。该存留空气V受排出管8a、8b的安装位置、数量、内径和该管的高度等影响，并由这些因素决定会消失还是会残留。
发明内容
因此，本发明提供这样一种浆液注入方法，其能够可靠·容易地提供后张式预应力混凝土结构的在内部无存留空气残留地完全填充了浆液的内缆线。
即，本发明是下述构成的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法。
(1)一种向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，在施工现场中向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入作业之前，向在施工现场外组装成的内缆线注入浆液来进行试验，而且以多种试验条件实施前述试验，所述内缆线除不具有浇注混凝土部之外具有与施工现场相同的三维配置构造、并用透明材料构成管道，从经由前述透明管道并通过目视得到的浆液注入试验结果中选出最优的浆液注入条件，将该选出的最优的浆液注入条件应用于施工现场，进行浆液的注入施工。
(2)一种向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，在施工现场中向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入作业之前，向在施工现场外组装成的、由容易产生存留空气的长度部分构成的缆线的部分试验体注入浆液来进行试验，而且以多种试验条件实施前述试验，所述缆线的部分试验体除不具有浇注混凝土部之外具有与施工现场相同的三维配置构造、并用透明材料构成管道，从经由前述透明管道通过目视得到的浆液注入试验结果中选出最优的浆液注入条件，将该选出的最优的浆液注入条件应用于施工现场，进行浆液的注入施工。
(3)如权利要求1或2所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，使用支架部件进行内缆线的三维配置，所述内缆线用透明材料构成管道。
(4)如权利要求1至3中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，试验用的三维配置构造的缆线只在弯曲部或者/以及高位置部附近配设透明管道。
(5)如权利要求1至4中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，在施工现场外进行的浆液注入试验中，通过用透明材料构成管道，可以通过目视来可靠·容易地进行浆液注入作业中的状况的检查、管道内的存留空气的生成部位的发现等试验以及向相同部位进行浆液的再注入的最合适的条件的选定、浆液的排出管·空气的排出管的安装部位、安装根数以及口径的选定。
(6)如权利要求1至5中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，浆液注入试验的试验条件是从下述(1)至(6)条件中选择的1个或者2个以上的条件：(1)浆液的成分配合组成、浆液的水-水泥比等浆液的组成；(2)浆液的粘性·温度特性·泌水特性等浆液的物理性质；(3)浆液的注入压力、浆液的注入速度、浆液的注入量等浆液的注入操作方法；(4)通过通向管道内的存留空气生成部位的注入管而进行的浆液再注入的压力、速度、注入量、浆液再注入管的安装位置·根数·管内径等浆液的再注入操作方法；(5)浆液的排出管·空气的排气管的安装位置·根数·管内径等浆液的排出·空气排气操作方法；以及(6)在浆液注入前预先向管道内部注入水并在注入浆液的同时将水从管道排出、利用浆液和水的较小的比重差来使管道内的浆液的液流更加一致的工序，或者在混凝土以及管道内部的温度较高的情况下使温度降低的工序。
(7)如权利要求1至6中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，透明管道是聚乙烯树脂制的。
(8)如权利要求1至7中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，透明管道是离聚物树脂制的。
附图说明
图1为浆液注入试验装置的概略图。
图2为向先行试验用缆线进行的浆液注入的说明图。
图3为浆液注入试验的其他实施例的说明图。
图4为浆液注入说明图。
图5为向内缆线进行浆液注入时存留空气生成的说明图。
符号说明
1：向缆线进行浆液注入的试验装置 2：缆线 2’：内缆线3：透明管道 3’：管道 4：端部固定器(锚固部) 5：支架部件(组装脚手架用的管材) 6：浆液注入管 7：浆液再注入管 7v：浆液再注入管的开闭阀 8(8a、8b、8c)：排出管(排气管) 8av、8bv：排气管的开闭阀 9：排气管 G：浆液 V：存留空气
具体实施方式
下面，基于附图对本发明的实施方式进行说明。
在本发明中，在向施工现场上的后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入之前，首先，在施工现场附近的场所或者工厂等施工现场以外的地方，如图1所示那样，在向先行试验用缆线进行浆液注入的试验装置1上，用支架部件(组装脚手架用的管材)5以与施工现场相同(也包括可看作大致相同的情况)的三维配置(即立体配置)组装具有透明管道3的内缆线2，所述透明管道3可以从外部以目视确认内部的浆液填充状况。
该试验装置1除不具有现场的浇注混凝土部之外，具有和施工现场相同的三维配置构造，从浆液注入管6把浆液(G)注入到遍及试验装置1全长地配置的内缆线2的透明管道3内并进行试验。
然后，在多种试验条件下实施该试验，并在实施时经由透明管道3通过目视对内部的浆液(G)注入状况进行观察、记录。
在图2、即向先行试验用缆线进行的浆液注入的说明图所示的浆液注入试验中，示出了在把浆液G注入到缆线2内时、在高位置上生成了存留空气V的状态，在其附近立设有浆液再注入管7以及排出管(排气管)8a、8b，并且在左端的锚定部上附设有浆液注入管6和排气管9，在另一侧即右端的锚定部上附设有排出管8c。又，在前述各管的上部，安装有开闭阀7v、8av、8bv。
因此，首先使用压送泵(未图示)以例如特定压力、输出速度和输出时间把浆液G从注入管6注入到内缆线2的透明管道3内，并记录存留空气V从排出管8a、8c全部排出而无残留时的压力、输出速度、输出时间的各数值。
另外，变化浆液G的种类、温度等进行多次注入试验，记录最适合的浆液的选定、最适合的温度等。
从因此而得到的浆液注入试验结果中选出最优的浆液注入条件，并将该选出的最优的浆液注入条件的全部或者主要的一部分应用于现场，来进行实际的浆液注入施工。
一般地，作为向内缆线进行浆液注入时生成存留空气V的主要原因，列举有：(1)浆液材料的种类、(2)浆液填充所使用的机器、(3)缆线的形状、(4)注入管、排出管的安装部位和安装根数、及其开闭的时间、(5)有没有进行浆液的再注入、(6)锚定器的形状和注入管以及排出管的安装部位、(7)施工现场的温度条件、(8)是否在浆液注入之前向管道内注入水等。
例如，(1)浆液材料的种类之所以会引起存留空气的生成，其详细原因在于浆液材料的流动性、粘性、材料不分离性，另外，还受浆液材料的水-水泥比、水泥的粒度、混和剂的性质以及由气温或构成材料的温度所决定的搅拌好的浆液的温度等的影响。
其次，(2)有时也会因为浆液填充所使用的机器(未图示)而导致生成存留空气，其主要原因是，受到搅拌器的叶片构造或转速、泵的压送压力和输出量等的影响。
另外，(3)缆线2的形状之所以会导致存留空气生成，其主要原因在于，受到缆线的管径、内径、长度以及管道外周面的凹凸和缆线全长范围内的三维弯曲形状的影响。
而且，(4)受到浆液注入管、排出管的安装部位和安装根数、即用于二次注入的再注入管7的安装部位和安装根数、排出管的安装部位和安装根数的影响，还受到注入管或排出管的内径和其长度(高度)、浆液注入时以及浆液注入刚结束时排出管的开闭时间等的影响。
另外，(5)有没有进行浆液的再注入、(6)锚定器的形状与注入管、排出管的安装部位之间的关系、(7)施工现场的温度条件即气温和混凝土部件温度对浆液的流动性影响也较大，会成为存留空气生成的主要原因。
因此，考虑上述向内缆线2内进行浆液注入时生成存留空气V的主要原因，在施工现场之外，组装向内缆线进行浆液注入的试验装置1，所述浆液注入试验装置1用支架部件(组装脚手架用的管材)5组装而成、并且是与施工现场相同(也包括可看作大致相同的情况)的三维配置(即立体配置)。
这样，组装除不具有浇注混凝土部、并且管道不是黑色而是透明的管道之外、与施工现场相同的三维配置的全长或者其一部分、或者其中容易产生存留空气的长度部分的缆线2。接着，向由透明材料构成的管道3内进行浆液G的注入试验。
然后，考虑浆液注入时导致存留空气生成的前述各主要原因，在多种试验条件下实施，在实施时经由透明管道3通过目视对内部的浆液的注入状况进行观察，并记录数据。
通过这样在施工现场外进行的浆液注入试验中以透明材料构成管道，可以通过目视来可靠·容易地进行浆液注入过程中的状况的检查、管道内的存留空气的生成部位的发现等试验以及向相同部位再注入浆液的最合适的条件的选定、浆液的排出管·空气的排出管的安装部位、安装根数以及口径的选定，由此可以选出最优的浆液注入条件。
又，在透明管道3内生成了存留空气V的情况下，基于前述存留空气生成的主要原因进行分析·改善。然后，再次进行试验并记录数据。
然后，从前述试验中得到的数据结果中选出最优的浆液注入条件，将该选出的最优的浆液注入条件应用于现场施工中，进行实际的浆液注入施工。
作为浆液注入试验的试验项目(条件)，列具有：①浆液的成分配合组成、浆液的水-水泥比等浆液的组成；②浆液的粘性·温度特性·泌水特性等浆液的物理性质；③浆液的注入压力、浆液的注入速度、浆液的注入量等浆液的注入操作方法；④通过通向管道内的存留空气生成部位的注入管而进行的浆液再注入的压力、速度、注入量、浆液再注入管的安装位置·根数·管内径等浆液的再注入操作方法；⑤浆液的排出管·空气的排气管的安装位置·根数·管内径等浆液的排出·空气排气操作方法；以及⑥在浆液注入前预先向管道内部注入水并在注入浆液的同时将水从管道排出、利用浆液和水的较小的比重差来使管道内的浆液的液流更加一致的施工工序，或者在混凝土以及管道内部的温度较高的情况下使温度降低的施工工序，从上述①至⑥中选出1个或者两个，优选地，将①至⑥全都作为试验项目。
图3示出了浆液注入试验的其他实施例、即、使用内缆线的部分试验体的例子的说明图，图3(a)示出了与施工现场相同(也包括可以看作是大致相同的情况)的三维配置构造(即立体配置构造)的先行试验用缆线的全长示意图、和用单点划线包围的容易产生存留空气的长度部分的内缆线，图3(b)示出了图3(a)的用单点划线包围的容易产生存留空气的长度部分的内缆线的部分试验体的放大详细说明图。
在本例中，如图3(b)所示，对于与施工现场相同的三维构造(立体构造)的容易产生存留空气的长度部分，制作·配置部分试验体，在各种条件下从浆液注入管6向缆线2的透明管道3内注入浆液(G)，并一边用目视确认存留空气的发生状况，一边在各种条件下从浆液再注入管7进行浆液的再注入，另外，在以各种时间对开闭阀7v、8av、8bv进行开闭等、各种条件下从浆液·空气的排出管8a、8b进行空气或者/以及浆液的部分排出。又，图中，8c、9是端部的排气管。
记录这些结果，从中选出最合适的条件，并应用于现场的向内缆线的灌浆。
本例是在不能准备与现场相同规模的较大试验场所的情况下、只组装容易产生存留空气的主要部分的试验体来进行试验的，可以以较低的成本和较小的空间良好地应用于试验以及现场。
又，作为试验用的三维配置构造物中的全长或者其中容易产生存留空气的长度部分的缆线2，也可以只在弯曲部附近或高位置部附近配设透明的管道，其他部分则用现场使用的黑色聚乙烯等构成。
另外，在试验用的三维配置构造物中被注入的浆液材料，可以与现场施工所使用的材料相同，也可以添加少量铬氧化物、铁氧化物、铜氧化物、锰氧化物等无机质着色料或者有机着色料并混合来作成着色浆液材料注入。通过使用着色了的浆液材料，可以更加清楚地掌握透明管道内的填充状况。此时，希望着色程度不要太重，而是调整成易于确认存留空气的着色度。
另外，作为透明管道的材质，列举有：聚乙烯树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚羧酸酯树脂以及聚四氟乙烯树脂等，特别地，以聚乙烯类的离聚物树脂为主体、而离聚物树脂是用金属离子中和了α-烯烃与α、β-不饱和羧酸的共聚物的羧基而成的树脂，这是比较理想的。
另外，离聚物树脂是α-烯烃与α、β-不饱和羧酸的二元共聚物，包含5～20重量％的α、β-不饱和羧酸，由金属离子而得的中和度为酸基的10～90摩尔％，这也是比较理想的。
而且，希望透明管道是从上述材质中选择的任何一种或者将两种以上复合而成的，管道的形状形成为与实际现场使用的管道相同。
又，本发明中所说的“透明管道”的“透明”指的是，例如可以从管道的外侧目视填充在该管道内侧的浆液材料的填充状况，只要是具有这种功能即可，何种形状都可以。该透明指，是透光性的，而这里的光指的是可见光。该“管道”指的是中空的、代表性地为筒状部件，并且其中空部中可以穿过PC钢材，起到以鞘的方式覆盖贯通该中空部的PC钢材的作用。
产业上的可利用性
在以往的方法中，考虑各种影响因素，即使尽最大努力，由于在现场的实施中，内缆线配设在混凝土内部而使管道隐藏起来，所以不能确认浆液是否无存留空气残留地充分填充在了管道内，因此不知道是完成了完全地填充了浆液的内缆线、还是提供了由于浆液填充不充分而有缆线的腐蚀、断线的危险的内缆线，从而存在不安和危险。
但是，根据本发明，在施工现场外对于内缆线的全长或者其中容易产生存留空气的长度部分，使用透明管道设置先行试验用缆线并进行浆液注入试验，由此，不仅填充过程中的状况，从填充结束到浆液固化后的填充状况也可以在施工前得到确认，从而可以选定最合适条件，所以试验后的现场施工中不会产生在管道内生成存留空气之类的失败，可以提供优良的后张式预应力混凝土结构。

Claims (8)

1.一种向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，在施工现场中向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入作业之前，向在施工现场外组装成的内缆线注入浆液来进行试验，而且以多种试验条件实施前述试验，所述内缆线除不具有浇注混凝土部之外具有与施工现场相同的三维配置构造、并用透明材料构成管道，从经由前述透明管道并通过目视得到的浆液注入试验结果中选出最优的浆液注入条件，将该选出的最优的浆液注入条件应用于施工现场，进行浆液的注入施工。
2.一种向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，在施工现场中向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入作业之前，向在施工现场外组装成的、由容易产生存留空气的长度部分构成的缆线的部分试验体注入浆液来进行试验，而且以多种试验条件实施前述试验，所述缆线的部分试验体除不具有浇注混凝土部之外具有与施工现场相同的三维配置构造、并用透明材料构成管道，从经由前述透明管道并通过目视得到的浆液注入试验结果中选出最优的浆液注入条件，将该选出的最优的浆液注入条件应用于施工现场，进行浆液的注入施工。
3.如权利要求1或2所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，使用支架部件进行用透明材料构成了管道的内统线的三维配置。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，试验用的三维配置构造的缆线只在弯曲部附近或者/以及高位置部附近配设透明管道。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，在施工现场外进行的浆液注入试验中，通过用透明材料构成管道，可以通过目视来可靠·容易地进行浆液注入作业中的状况的检查、管道内的存留空气的生成部位的发现等试验以及向相同部位进行浆液的再注入的最合适的条件的选定、浆液的排出管·空气的排出管的安装部位、安装根数以及口径的选定。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，浆液注入试验的试验条件是从下述(1)至(6)条件中选择的1个或者2个以上的条件：(1)浆液的成分配合组成、浆液的水-水泥比等浆液的组成；(2)浆液的粘性·温度特性·泌水特性等浆液的物理性质；(3)浆液的注入压、浆液的注入速度、浆液的注入量等浆液的注入操作方法；(4)通过通向管道内的存留空气生成部位的注入管而进行的浆液再注入的压力、速度、注入量、浆液再注入管的安装位置·根数·管内径等浆液的再注入操作方法；(5)浆液的排出管·空气的排气管的安装位置·根数·管内径等浆液的排出·空气排气操作方法；以及(6)施工程序的工序：在浆液注入前预先向管道内部注入水并在注入浆液的同时将水从管道排出、利用浆液和水的较小的比重差来使管道内的浆液的液流更加一致的工序，或者在混凝土以及管道内部的温度较高的情况下使温度降低的工序。
7.如权利要求1至6中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，透明管道是聚乙烯树脂制的。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的向后张式预应力混凝土结构的内缆线进行浆液注入的方法，其特征在于，透明管道是离聚物树脂制的。
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